摘要:本文對(duì)5.12震后災(zāi)區(qū)在建工程新澆混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、取芯試驗(yàn)，系統(tǒng)的研究了地震對(duì)新澆混凝土鋼筋握裹力的影響。用非破損檢測(cè)技術(shù)、體視顯微鏡觀測(cè)分析對(duì)新澆混凝土內(nèi)部損傷進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)和研究，分析了地震對(duì)鋼筋握裹力影響的機(jī)理。如果地震對(duì)新澆注的混凝土的握裹力影響不大甚至沒有影響，那么我們是否能得出這種新澆注混凝土在28天后的強(qiáng)度達(dá)到工程要求。這對(duì)地震災(zāi)區(qū)有很重要的經(jīng)濟(jì)意義。
　　關(guān)鍵詞:地震，新澆注混凝土，混凝土強(qiáng)度，混凝土損傷
　　引言
　　汶川地震是建國(guó)以來(lái)震級(jí)最大、受災(zāi)面積最大的地震，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失，近9萬(wàn)人遇難或失蹤，損壞房屋346萬(wàn)間，2萬(wàn)余公里的道路受損。有資料認(rèn)為估計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失為1300～1500億元，房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的重建費(fèi)用估計(jì)在3000億元以上，從目前投入的重建資金來(lái)看還遠(yuǎn)不止這些。汶川地震時(shí)，正是我國(guó)大規(guī)模的基本建設(shè)時(shí)期，在建的工程很多。對(duì)于既有結(jié)構(gòu)物，地震后對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)物的損傷鑒定，可以遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行。但對(duì)于在建的工程地震對(duì)新澆注的混凝土的強(qiáng)度和鋼筋握裹力的影響卻沒有明確的定論。鑒于此，新澆注的混凝土的強(qiáng)度和鋼筋握裹力是否受到地震影響及影響程度如何，對(duì)于工程建設(shè)有重大經(jīng)濟(jì)意義。
　　地震對(duì)災(zāi)區(qū)建筑和土木工程基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)嚴(yán)重的影響，很多結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。但是，災(zāi)區(qū)周邊的地區(qū)的地震烈度相對(duì)較小，受災(zāi)較輕。如果結(jié)構(gòu)物表面沒有損傷，或損傷較輕（只有少量的細(xì)裂縫），地震后新澆混凝土能否繼續(xù)使用？鋼筋握裹力是否滿足承載的要求？如何處理這種結(jié)構(gòu)？由于沒有明確經(jīng)驗(yàn)可循，而且，已有的研究文獻(xiàn)結(jié)果相差很大，甚至有矛盾之處。因此，在5.12地震后，評(píng)定地震后新澆注混凝土強(qiáng)度和解決混凝土質(zhì)量爭(zhēng)議等問(wèn)題中遇到了很大的困難。因此在處理5.12后災(zāi)區(qū)新澆混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，基本借鑒臺(tái)灣不太成熟的處理方法，同時(shí)對(duì)采取的處理的方法也不踏實(shí)。有的項(xiàng)目采取拆除的方法，但由于拆除時(shí)候齡期已經(jīng)很長(zhǎng)（超過(guò)28d），上部結(jié)構(gòu)的拆除震動(dòng)等對(duì)下部結(jié)構(gòu)影響很大，造成更大的工程隱患。
　　1實(shí)驗(yàn)概況
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以建工程新澆混凝土的損傷情況全面了解的基礎(chǔ)上，利用地震災(zāi)區(qū)受災(zāi)的在建混凝土結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)測(cè)試新澆混凝土的鋼筋握裹力。第二步模擬地震試驗(yàn)，采用專業(yè)的模擬地震臺(tái)（典型的地震時(shí)程曲線）和其他儀器設(shè)備，研究模擬地震后新澆混凝土28d的鋼筋握裹力。通過(guò)微觀測(cè)試分析來(lái)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果并對(duì)其影響機(jī)理進(jìn)行探索。
　　2現(xiàn)場(chǎng)取樣的鋼筋握裹力室內(nèi)試驗(yàn)
　　鋼筋握裹力的現(xiàn)場(chǎng)取樣主要為混凝土樓板，邊長(zhǎng)為400～500mm，板厚100～120mm，取樣地點(diǎn)主要為地震受損較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)。所取混凝土板選在局部無(wú)裂縫、無(wú)損傷的部位。甩筋對(duì)新澆混凝土有影響，嚴(yán)重的部位混凝土被擠壓破碎，不過(guò)這種情況相對(duì)較少。
　　2.1握裹力實(shí)驗(yàn)方法
　　目前，混凝土握裹力測(cè)試方法主要是通過(guò)拔出鋼筋試驗(yàn)來(lái)測(cè)試。在試驗(yàn)中測(cè)試鋼筋滑移在0.01mm、0.05mm、0.10mm時(shí)分別對(duì)應(yīng)的荷重，0.01mm對(duì)應(yīng)的為鋼筋初始滑移荷重，0.10mm對(duì)應(yīng)的最大滑移荷重。初始荷重試驗(yàn)變異較大。本試驗(yàn)參照國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。如DL/T5150-2001水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程、JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范附錄C混凝土與鋼筋握裹力試驗(yàn)方法,混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法GB50152-92（有關(guān)鋼筋握裹力試驗(yàn)方法）等，這些試驗(yàn)方法基本相同，主要用于判斷鋼筋的握裹強(qiáng)度大小或其他涂層鋼筋、纖維筋等相對(duì)握裹力比例。
　　試驗(yàn)規(guī)程均規(guī)定采用邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，澆注混凝土?xí)r中間埋植直徑為20mm的螺紋鋼筋，成型后標(biāo)養(yǎng)28d，做握裹力試驗(yàn)。當(dāng)達(dá)到下列任一情況時(shí)停止加荷：(1)、鋼筋達(dá)到屈服；(2)、混凝土發(fā)生劈裂；(3)、鋼筋的滑移變形超過(guò)0.10mm。如果發(fā)生第(1)、(2)種狀況，說(shuō)明混凝土的握裹力沒有問(wèn)題。只有第(3)種情況，混凝土中的鋼筋握裹力可能達(dá)不到要求，有一個(gè)定量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　為了定量的評(píng)定混凝土中鋼筋握裹力大小，應(yīng)選擇試件的大小，并拔出鋼筋，比較鋼筋的握裹力�，F(xiàn)場(chǎng)取樣主要為現(xiàn)澆樓板，鋼筋的直徑一般為6～8mm（圓鋼），10～12mm（變形鋼筋），與試驗(yàn)規(guī)定的直徑20mm不一致。因此需要對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。本實(shí)驗(yàn)試件的尺寸的選用。參照英國(guó)BS4449:1997附錄D的試驗(yàn)方法，鋼筋的握裹長(zhǎng)度按照f(shuō)yФ/28選用，即鋼筋屈服強(qiáng)度乘以鋼筋直徑除以28，我國(guó)學(xué)者在研究涂層鋼筋握裹力時(shí)也曾采用此方法。本試驗(yàn)所用鋼筋握裹長(zhǎng)度為60mm～120mm，具體由fyФ/28計(jì)算得到，混凝土的截面邊長(zhǎng)一般選用100mm～150mm。試件的加工。首先對(duì)工地截取的混凝土板加工，切割成握裹力拉伸所需試件，待試件在空氣中干燥后，用環(huán)氧樹脂砂漿對(duì)保護(hù)層的一面補(bǔ)強(qiáng)。修補(bǔ)成邊長(zhǎng)為100mm以上的混凝土試件，曾經(jīng)采用高強(qiáng)度普通水泥砂漿或高強(qiáng)度硫鋁酸鹽水泥砂漿對(duì)鋼筋握裹力混凝土試件進(jìn)行修補(bǔ)，但是在握裹力試驗(yàn)中均是混凝土首先破壞，破壞點(diǎn)都在鋼筋保護(hù)層的一面（修補(bǔ)砂漿），即修補(bǔ)砂漿不起作用。
　　現(xiàn)場(chǎng)混凝土的齡期。由于從現(xiàn)場(chǎng)切割取樣、樣品加工修補(bǔ)和環(huán)氧樹脂砂漿補(bǔ)償?shù)取＠�拔試�?yàn)時(shí)混凝土的齡期一般在5個(gè)月左右。
　　通過(guò)環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，并參照英國(guó)BS4449:1997附錄D的試驗(yàn)方法，選取鋼筋的握裹長(zhǎng)度，鋼筋能夠拔出，而且沒有屈服，混凝土試件也沒有開裂。
　　試驗(yàn)時(shí)，力傳感器和數(shù)字機(jī)電千分表通過(guò)專用的程序接入電腦，同時(shí)對(duì)力和變形進(jìn)行校核，在電腦上畫出拔出力與鋼筋滑移之間的關(guān)系曲線。目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒有強(qiáng)制要求畫出拔出力與鋼筋滑移之間的關(guān)系曲線，本試驗(yàn)這樣做的原因：其一是可以更容易的確定鋼筋握裹力在3種拔出滑移下對(duì)應(yīng)的拉拔力的數(shù)值；其二是通過(guò)分析鋼筋握裹力與鋼筋拔出滑移之間關(guān)系曲線變化，更好的分析地震對(duì)鋼筋握裹力影響的規(guī)律。
　　鋼筋握裹強(qiáng)度按下式計(jì)算：
　　τ=
　　式中：τ━鋼筋握裹強(qiáng)度，MPa；
　　━滑動(dòng)變形為0.01mm時(shí)的荷載，KN；
　　━滑動(dòng)變形為0.05mm時(shí)的荷載，KN；
　　━滑動(dòng)變形為0.0mm時(shí)的荷載，KN；
　　A━埋入混凝土的鋼筋表面積（A=ΠDL）,；
　　D━鋼筋的計(jì)算半徑，mm；
　　L━鋼筋埋入的長(zhǎng)度，mm。
　　為了對(duì)比混凝土的握裹力損失狀況，制作C30～C40的混凝土強(qiáng)度等級(jí)的試件，測(cè)試其鋼筋握裹力，并與工地樣品對(duì)比，考察混凝土受地震后鋼筋握裹力的狀況。方法如下：
　　選用與工地相同的鋼筋，光圓及月牙肋變形鋼筋；成型C30～C40的混凝土，試件的邊長(zhǎng)為100mm，高度（鋼筋握裹長(zhǎng)度）與工地取樣加工后的握裹長(zhǎng)度相同。由于現(xiàn)場(chǎng)的混凝土齡期較長(zhǎng)，試驗(yàn)?zāi)�擬的混凝土的齡期取56d左右，握裹力的測(cè)試方法與工地樣品的方法相同。
　　國(guó)標(biāo)采用的評(píng)定方法是荷載與握裹面積的比值。這種方法對(duì)于不同的鋼筋直徑或握裹長(zhǎng)度，結(jié)果有變化。其規(guī)律是：鋼筋握裹長(zhǎng)度減少，鋼筋變細(xì)均使得評(píng)定結(jié)果提高。所以在比較鋼筋的握裹力時(shí)，盡可能采用相同的鋼筋品種、鋼筋握裹長(zhǎng)度及鋼筋直徑。
　　2.2握裹力實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
　　加工后的鋼筋握裹力試樣（包括試驗(yàn)室內(nèi)非震動(dòng)的對(duì)比試件、災(zāi)區(qū)遭受地震的試件）試驗(yàn)前表面以及鋼筋與混凝土相連的周邊均無(wú)肉眼可見的裂縫。只統(tǒng)計(jì)握裹力試驗(yàn)后鋼筋被拔出，而且混凝土完好的試驗(yàn)結(jié)果。
　　握裹力試驗(yàn)過(guò)程分析。加荷初期，鋼筋與混凝土界面上開始受剪時(shí)，化學(xué)膠結(jié)力其主要作用，此時(shí)界面上無(wú)滑移；隨著拉力的增大，從加載端開始化學(xué)膠結(jié)力逐漸喪失，摩擦力開始起主要作用，滑移逐漸增大；握裹應(yīng)力達(dá)到峰值后，滑移急劇增大，此時(shí)嵌入鋼筋表面凹陷處的混凝土被陸續(xù)剪碎抹平，摩擦力不斷減��；破壞時(shí)，拔出的鋼筋表面與其周圍混凝土表面沾滿了砂漿、個(gè)別有鐵銹粉末，并有明顯的縱向摩擦痕跡。光面鋼筋的握裹破壞屬于剪切型破壞。當(dāng)0.01mm以上對(duì)應(yīng)的握裹力沒有降低時(shí)，表明震動(dòng)主要影響一部分化學(xué)膠結(jié)力，對(duì)握裹力的影響較小。
　　由于鋼筋握裹力分布比較離散，單獨(dú)的分析每一變量很難發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律，對(duì)同一強(qiáng)度混凝土對(duì)應(yīng)的鋼筋握裹力作平均值進(jìn)行比較，表1為試驗(yàn)室試樣（非震動(dòng)）和災(zāi)區(qū)取樣的試件握裹力對(duì)比結(jié)果。
　

　　可以看出地震對(duì)鋼筋握裹力影響不大，與非震動(dòng)的混凝土在同一級(jí)別，變化小于10%。原因可能是經(jīng)過(guò)5個(gè)月左右水泥水化反應(yīng)，生成產(chǎn)物如凝膠體、晶體不但填充混凝土與鋼筋間的間隙，而且恢復(fù)了化學(xué)膠著力，接近或達(dá)到非震動(dòng)的水平。
　　3結(jié)論
　　通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)在建工程新澆混凝土的調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)研究，得到初步結(jié)論如下：
　�。�1）新澆混凝土一般處在結(jié)構(gòu)物的頂面，而在同一頂面，地震對(duì)新澆混凝土構(gòu)件的損傷比舊混凝土嚴(yán)重，但可能比下層的舊混凝土輕。對(duì)于受損嚴(yán)重的新澆混凝土構(gòu)件，破壞部位和程度與結(jié)構(gòu)的形式、模板的支撐剛度以及地震波的走向（或疊加）等有關(guān)。另外地震后新澆混凝土表面常有發(fā)白失水、養(yǎng)護(hù)不夠的現(xiàn)象。
　�。�2）同強(qiáng)度等級(jí)混凝土按照平均握裹力來(lái)評(píng)定，現(xiàn)場(chǎng)取樣的混凝土中鋼筋握裹強(qiáng)度與試驗(yàn)室非震動(dòng)的混凝土基本相當(dāng)。不過(guò)，同強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋握裹力變化幅度較大，不排除個(gè)別區(qū)域?qū)ξ展�力產(chǎn)生更不利的影響。
　�。�3）強(qiáng)烈的地震后，養(yǎng)護(hù)被迫中斷。10d～14d后才開始對(duì)新澆混凝土養(yǎng)護(hù)�；炷�土前期養(yǎng)護(hù)中斷將造成強(qiáng)度偏低及握裹力降低。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]李喬趙世春等汶川大地震工程震災(zāi)分析西南交通大學(xué)出版社2008.9
　　[2]汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告中國(guó)建筑工業(yè)出版社2008.10601～604
　　[3]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部地震災(zāi)后建筑鑒定與加固技術(shù)指南2008.7
　　[4]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50292-1999
　　[5]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑地震破壞等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》（（90）建抗字第377號(hào))

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